Il matrimonio fu concordato tra il 16 ed il 23 ottobre 1667 e fu celebrato il 16 gennaio 1668 a Modena. La coppia ebbe nove figli ma solamente tre raggiunsero l'età adulta:
Isabella Francesca Maria Lucia Farnese (1668-1718), monaca benedettina del monastero di Santa Maria di Campagna presso Piacenza;
Vittoria Maria Francesca Farnese (24 dicembre 1669 – 15 settembre 1671);
figlio (24 giugno 1671–28 giugno 1671);
Vittoria Farnese (19 novembre 1672), gemella di Caterina;
Caterina Farnese (19 novembre 1672), gemella di Vittoria;
figlio (26 dicembre 1674);
Eleonora Farnese (1 settembre 1675–3 novembre 1675);